Conceptos Basico de Cim

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5/10/2018 ConceptosBasicodeCim-slidepdf.com http://slidepdf.com/reader/full/conceptos-basico-de-cim 1/9 CAPíTULO 37.1 Introducción 1144 37.2 Automatización 1146 37.3 Control numérico 1153 37.4 Control adaptable 1161 37.5 Manejo y movimiento de materiales 1163 37.6 Robots industriales 1165 37.7 Tecnología de sensores 1171 37.8 Soportes Flexibles 1176 37.9 Sistemas de ensamble 1180 37.10 Consideraciones de diseño para soportes fijos, ensamble, desensamble y servicio 1183 37.11 Consideraciones económicas 1186 EJEMPLOS: 37.1 Origen histórico del control numérico 1154 37.2 Aplicaciones especiales de los sensores 1175 ESTUDIODECASO: 37.1 Desarrollo de un soporte fijo modular 1178 1144 Automatización d e los procesos de manufactura En este capítulo se describen elarte y la ciencia de la automatización en los pr y las operaciones de manufactura. Lacapacidad de produc ir partes de manera bleyecomica con gran precisión y altas velocida des de producción se facili todo por el uso de la automatización. Los temas considerados incluyen: El uso de automatización rígida para líneas de producción muy grandes. El control numérico de máquinas para mejorar la productividad y aume - xibilidad de la manufactura. Estrategias de control, incluyendo lazos abiertos, lazos cerrados y e!con-- table de procesos . Eluso de robots industriales en diversas fases de las operaciones de mam:f.a.:::a El impacto de la automatización en e! diseño de los productos y en la eCQl:J.:I=- los procesos. 37.1 Introducción A principios de la década de 1950, la mayoría de las operaciones de manufac planta común se realizaban en maquinaria tradicional, como tornos, fre a dos y diversos equipos de formado, moldeado y unión de materiales. Sin c::l!! .:·~:~"-.~ equipo solía carecer de flexibilidad y requería considerable mano de obra~ producir partes condimensiones y características aceptables. Cada vez q turaba un producto diferente, la maquinaria tenía que equiparse con herrazc .••.. -- a prepararse los soportes fijos y arreglarse de nuevo el movimiento de roae distintas quinas. El desarrollo de nuevos productos y partes con formas cr:::=::::~:- gía diversos intentos de prueba y error del operador af inde establecer adecuados de procesamiento en la máquina. Además, debido a la participarc.x era difícil, laborioso y costoso fabricar partes que fueran exactamente ig En general, estas circunstancias ocasionaban que los métodos e :¡;~..-.... :~ fueran ineficientes y los costos de mano de obra una parte significativa ralde producción. La urgencia de reducir esta última parte de! costo de volviócada vez más evidente, así como la necesidad de mejorar la efi dadde las operaciones de manufactura, enparticular debido a lacon '- interna y global. La productividad también se convirten una mayor preocupacnida como "producción total por empleado por hora", mide básicamente L a C ~:z:II" rativa. Por lotanto, una operación eficiente optimiza e! uso de todos

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CAP íTULO

37.1 Introducción 1144

37.2 Automatización 1146

37.3 Controlnumérico 1153

37.4 Control

adaptable 1161

37.5 Manejo y movimiento

de materiales 1163

37.6 Robots

industriales 1165

37.7 Tecnología

de sensores 1171

37.8 Soportes

Flexibles 1176

37.9 Sistemas

de ensamble 1180

37.10 Consideraciones de

diseño para soportes

fijos, ensamble,

desensamble y servicio

1183

37.11 Consideraciones

económicas 1186

EJEMPLOS:

37.1 Origen histórico

del control

numérico 1154

37.2 Aplicaciones especiales

de los sensores 1175

ESTUDIODECASO:

37.1 Desarrollo de un

soporte fijo modular

1178

1144

Automatización delos procesos

de manufactura

En este capítulo se describen el arte y la ciencia de la automatización en los pr

y las operaciones de manufactura. La capacidad de producir partes de manera

ble y económica con gran precisión y altas velocidades de producción se facili

todo por el uso de la automatización. Los temas considerados incluyen:

• El uso de automatización rígida para líneas de producción muy grandes.

• El control numérico de máquinas para mejorar la productividad y aume -

xibilidad de la manufactura.

• Estrategias de control, incluyendo lazos abiertos, lazos cerrados y e! con--

table de procesos.

• El uso de robots industriales en diversas fases de las operaciones de mam:f.a.:::a

• El impacto de la automatización en e! diseño de los productos y en la eCQl:J.:I=-

los procesos.

37.1 Introducción

A principios de la década de 1950, la mayoría de las operaciones de manufac

planta común se realizaban en maquinaria tradicional, como tornos, fre a

dos y diversos equipos de formado, moldeado y unión de materiales. Sin c::l!! .:·~:~"-.~

equipo solía carecer de flexibilidad y requería considerable mano de obra ~

producir partes con dimensiones y características aceptables. Cada vez q

turaba un producto diferente, la maquinaria tenía que equiparse con herrazc.•••..--a

prepararse los soportes fijos y arreglarse de nuevo el movimiento de roa e

distintas máquinas. El desarrollo de nuevos productos y partes con formas cr:::=::::~:-

gía diversos intentos de prueba y error del operador a fin de establecer

adecuados de procesamiento en la máquina. Además, debido a la participarc.x

era difícil, laborioso y costoso fabricar partes que fueran exactamente ig

En general, estas circunstancias ocasionaban que los métodos e :¡;~..-....:~

fueran ineficientes y los costos de mano de obra una parte significativa

ral de producción. La urgencia de reducir esta última parte de! costo de

volvió cada vez más evidente, así como la necesidad de mejorar la efi

dad de las operaciones de manufactura, en particular debido a la con '-

interna y global.

La productividad también se convirtió en una mayor preocupació

nida como "producción total por empleado por hora", mide básicamente La C~:z:II"

rativa. Por lo tanto, una operación eficiente optimiza e! uso de todos

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37.1 Introducción 114

como materiales, energía, capital, mano de obra, maquinaria y tecnología actualizada.

Con los rápidos avances en ciencia y tecnología de la manufactura, la eficiencia de las ope-

raciones de manufactura empezó a mejorar y, como resultado, el porcentaje de la mano de

obra en el costo total empezó a declinar.

En el mejoramiento de la productividad, los elementos importantes han sido la

mecanización, la automatización y el control del equipo y los sistemas de manufactura.

La mecanización controla una máquina o un proceso mediante diversos dispositivos

mecánicos, hidráulicos, neumáticos y eléctricos. Alcanzó su auge en la década de 1940.

A pesar de sus beneficios, en las operaciones mecanizadas el trabajador sigue partici-

pando en un proceso específico directamente y debe verificar cada paso del desempeño

de una máquina. Por ejemplo, si (a ) una herramienta de corte se rompe durante el ma-

quinado; (b ) las partes se sobrecalientan durante el tratamiento térmico; ( e ) el acabado

superficial empieza a deteriorarse en el rectificado, o (d ) las tolerancias dimensionales se

vuelven demasiado grandes en el formado de láminas metálicas, el operador debe inter-

venir, cambiar uno o más de los parámetros del proceso correspondiente y ajustar las

máquinas, lo que requiere bastante experiencia.

El siguiente paso en la mejora de la eficiencia de las operaciones de manufactura

fue la automatización. A mediados de la década de 1940, la industria automotriz en Es-

tados Unidos propuso la palabra automatización para indicar el manejo y proceso auto-

máticos de las partes entre las máquinas de producción. Aunque no existe una definiciónprecisa, por lo general la automatización significa la metodología y el sistema de opera-

ción de una máquina o proceso por medios altamente automáticos; proviene del término

griego automatos, que significa "de accionamiento propio".

Existen diversos tipos y niveles (órdenes) de automatización. El orden se inicia con

herramientas manuales simples y continúa con máquinas manuales, herramientas de po-

tencia, máquinas automáticas de ciclo simple, máquinas de ciclos múltiples, líneas de

transferencia, máquinas de control numérico y, finalmente, la implementación de siste-

mas expertos e inteligencia artificial, como se describe en el capítulo 39. Los rápidos

avances en la automatización y las tecnologías de habilitación se han hecho posibles en

gran medida gracias a los desarrollos en los sistemas de control, con la ayuda de compu-

tadoras y software cada vez más poderosos y sofisticados.

Este capitulo sigue la descripción esquemática de la figura 37.1. Primero se revisan lahistoria y los principios de la automatización y cómo ha ayudado a la integración de diver-

sas operaciones y actividades clave en una planta de manufactura. Después, se introduce

Manual

Automatización de los procesos de manufactura Sensores

Automatización Automatizaciónpor programas t---1t---1 rígida

Máquinas de

transferencia

Asistida por

computadora

Programación

Secuencia fija, secuencia

variable, reproductor de

movimientos, Ne, inteligente

FIGURA 37.1 Diagrama de los temas comprendidos en el capítulo 37.

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1146

TABLA 37.1

Capítulo 37 Automatización de los procesos de manufactura

el concepto de control de máquinas y sistemas por medio de técnicas de control numéri

y control adaptable. También se describe cómo se ha desarrollado la importante activid

del manejo y los movimientos de materiales en diversos sistemas, en particular los q

incluyen el uso de robots industriales para mejorar la eficiencia del manejo.

Luego se describe el tema de la tecnología de sensores, que es fundamental en el co

trol y la optimización de maquinaria, procesos y sistemas. También se abarcan desarroll

significativos en los soportes flexibles y las operaciones de ensamble. ~tos métod

nos permiten aprovechar en su totalidad las tecnologías de manufactura avanzada,

particular los sistemas flexibles de manufactura. Este capítulo también trata los lin

miento s para los diseños de ensamble, desensamble y servicio con recomendaciones es

cíficas para mejorar la eficiencia de estas operaciones. El tema final describe los aspect

económicos de los procesos y las operaciones cubiertas en este capítulo.

37.2 I Automatización

Aunque pueden existir variaciones en la definición, la automatización suele definirse

mo el proceso de habilitación de las máquinas para seguir una secuencia predetermina

da de operaciones con poca O ninguna mano de obra humana, utilizando equi

especializado y dispositivos que realizan y controlan los procesos de manufactura (tab

37.1). La automatización total se logra mediante diversos dispositivos, sensores, ac

dores, técnicas y equipo que tienen la capacidad de (a ) supervisar todos los aspectos de

Fecha

Desarrollo en la historia de la automatización de los procesos de manufactura

Desarrollo

1500-1600

1600-1700

1700-1800

1800-1900

1808

1863

1900-1920

1920

1920-1940

19401943

1945

194719521954

1957

1959

Década 1960

1965

1968

1970

Década 1970

Década 1980

1990-2000

Potencia hidráulica para el trabajo mecánico; molinos de larninación para cintas de acuñación.

Torno manual para madera; calculadora mecánica.

Torno de mandrinado, torneado y corte de tornillos; taladradoras de columna.

Torno de copiado, torno de torreta, fresadora universal; calculadoras mecánicas avanzadas.

Tarjetas de lámina metálica con orificios troquelados para control automático de patrones de tejidos en tela

Piano automático (Pianola).

Torno engranado; máquina automática de tornillos; máquina automática de fabricación de botellas.

Primer uso de la palabra robot.

Máquinas de transferencia; producción en masa.

Primera máquina de cálculo electrónico.

Primera computadora electrónica digita!.

Primer uso de la palabra automatización.

Invención del transistor.Primer prototipo de máquina herramienta de control numérico.Desarrollo del lenguaje simbólico APT (Herramienta Programada Automáticamente); control adaptabl _

Máquinas herramienta NC comercialmente disponibles.Circuitos integrados; primer uso del término tecnología de grupos.

Robots industriales.

Circuitos integrados a gran escala.

Controladores lógicos programables.Primer sistema integrado de manufactura; soldadura por punto con robots para carrocerías automotri

Microprocesadores; robot controlado por minicomputadora; sistemas flexibles de manufactura; temo

de grupos.

Inteligencia artificial; robots inteligentes; sensores inteligentes; celdas de manufactura sin atención de

Sistemas integrados de manufactura; máquinas inteligentes y basadas en sensores; telecomunicaciones yglobales de manufactura; dispositivos de lógica difusa; redes neuronales artificiales; herramientas de inrerz

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37.2 Automatización 1147

operación de manufactura; (b ) tomar decisiones respecto de los cambios que deben ha-

cerse en la operación, y (e ) controlar todos sus aspectos. "-

La automatización es un concepto evolutivo más que revolucionario. En las plantas de

manufactura, se ha implementado sobre todo en las siguientes áreas básicas de actividad:

• Procesos de manufactura: las operaciones de maquinado, forjado, extrusión en frío,

fundición, metalurgia de polvos y rectificado son ejemplos principales de procesos

que se han automatizado ampliamente.

• Manejo y movimiento de materiales: los materiales y las partes en diversas etapasde terminación se movilizan a través de una planta mediante equipo controlado

por computadora, con poca o ninguna guía humana.

• Inspección: se inspeccionan automáticamente la precisión dimensional, el acabado

superficial, la calidad y diversas características específicas de las partes mientras se

fabrican (inspección en proceso).

• Ensamble: las partes manufacturadas individualmente y los componentes se en-

samblan de manera automática como subensambles y ensambles para formar un

producto.

• Empaque: los productos se empacan automáticamente para su envío.

37.2.1 Evolución de la automatización

Algunos de los procesos de trabajo mecánico se desarrollaron desde e! año 4000 a.c.,

como se muestra en la tabla 1.2 de la Introducción General. Sin embargo, no fue sino

hasta el inicio de la Revolución Industrial, en la década de 1750 (también conocida co-

mo Primera Revolución Industrial), cuando se empezó a introducir la automatización

en la producción de bienes. Las máquinas herramienta (como los tornos de torreta, las

máquinas automáticas de tornillo y e! equipo automático de fabricación de botellas)

comenzaron a desarrollarse a finales de! siglo XIX. Las técnicas de producción en masa y

las máquinas de transferencia se desarrollaron en la década de 1920. Estas máquinas te-

nían mecanismos automáticos fijos y se diseñaron para fabricar productos específicos,

bien representados por la industria automotriz, que producía vehículos de pasajeros a

alta velocidad de producción y bajo costo.

La innovación más importante en la automatización se inició con e! control numé-

rico (NC) de las máquinas herramienta. A partir de este desarrollo histórico, ha habido

un rápido avance en la automatización de la mayoría de los aspectos de manufactura.

Estos desarrollos comprenden la introducción de computadoras en la automatización,

control numérico computarizado (CNC), control adaptable (AC), robots industriales, dise-

ño, ingeniería y manufactura asistidos por computadora (CAD/CAElCAl\1) y sistemas de

manufactura integrados por computadora (CIM).

La manufactura comprende diversos niveles de automatización, dependiendo de

los procesos utilizados, e! producto deseado y los volúmenes de producción. Los sistemas

de manufactura, en orden creciente de automatización (ver fig. 37.2), incluyen las si-

guientes clasificaciones:

• Trabajos de taller lJ ob shop s): en estas instalaciones se utilizan máquinas de propósito

general y centros de maquinado con altos niveles de participación de mano de obra.

• Producción autónoma de NC: utiliza máquinas de control numérico (sección 37.3),

gero con una interacción significativa operador/máquina.

• Celdas de manufactura: utilizan un conjunto diseñado de máquinas con control in-

tegrado por computadora y manejo flexible de materiales, a menudo con robots

industriales (sección 37.6).

• Sistemas flexibles de manufactura: como se señala en la sección 39.3, utilizan

control por computadora de todos los aspectos de la manufactura, incorporación

simultánea de varias celdas de manufactura y sistemas automatizados de manejo

de materiales.

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1148 Capítulo 37 Automatización de los procesos de manufactura

t

Sistema

flexible de

r-- L-...:..¡manufactura

Trabajo de taller

convencional

Uobshop)

Línea

flexible de

manufactura

Celda de

manufacturar------'---,

Producción NC

autónomaLínea de flujo

convencional

Línea deL transferencia

Automatización Automatización Ipor programas ---~---- rígida •

Productividad creciente ~

FIGURA 37.2 Flexibilidad y productividad de diferentes sistemas de manufactura. Obsérvese el traslape

entre los sistemas; se debe a los diversos niveles de automatización y control por computadora que son posibles

en cada grupo. Ver también el capítulo 39 para detalles.

• Líneas flexibles de manufactura: organizan la maquinaria controlada por computa

en líneas de producción en lugar de celdas. La transferencia de partes se efectúa

diante automatización rígida y el flujo de productos es más limitado que en los si t

de manufactura flexibles, pero el rendimiento es mayor para cantidades de produ

superiores.

• Líneas de flujo y líneas de transferencia: constan de agrupamientos organizad

maquinaria con manejo automatizado de materiales entre las máquinas. La

de manufactura está diseñada con flexibilidad limitada o sin ella, ya que el obi

es producir una sola parte.

37.2.2 Implementación de la automatización

La automatización tiene los siguientes objetivos principales:

• Integrar diversos aspectos de las operaciones de manufactura de manera que se ra

ren la calidad y uniformidad de los productos, se minimicen los tiempos y e fu

de los ciclos y se reduzcan los costos de mano de obra.

• Mejorar la productividad reduciendo los costos de manufactura mediante un

control de la producción. Las partes se cargan, alimentan y descargan en las

nas de modo más eficiente, las máquinas se utilizan de manera más efectiva y

ducción se organiza en forma más eficaz.

• Mejorar la calidad utilizando procesos de mayor repetibilidad.

• Reducir la participación humana, el aburrimiento y de esta manera la posibili

error humano.

• Reducir el daño de las piezas de trabajo causado por el manejo manual de las _

• Elevar el nivel de seguridad del personal, sobre todo en condiciones de trabajo pe ::.-

• Economizar el espacio de piso en la planta arreglando las máquinas, el ma

movimiento de materiales y equipo auxiliar de manera más eficiente.

Automatización . ¡ cantidad de producción. La cantidad de producción es

al determinar el tipo de maquinaria y el nivel de automatización requeridos para ~__

partes de manera económica. La cantidad total de producción se define como el vatal de partes a fabricar, el cual puede producirse en grupos o tandas individuales de

mañas de lotes. El tamaño del lote influye en gran medida en la economía de la p roé:X::::l

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37.2 Automatización 1149

TABLA 37.2

Cantidad aproximada de producción anual

Tipo de producción Cantidad-producida Productos comunes

Experimental o prototipo

Pieza o lote pequeño

1-10

10-5000

Todos los productos.

Aeronaves, misiles, maquinaria especial, matrices o dados,

joyería e implantes ortopédicos.

Camiones, maquinaria agrícola, motores de reacción, motores a

diesel, componentes de computadoras y artículos deportivos.

Automóviles, electrodomésticos, sujetadores y contenedores

para alimentos y bebidas.

Lote o alto volumen 5000-100,000

Producción en masa 100,000 y más

La capacidad de producción se define como la cantidad de partes producidas por unidad de

tiempo: por día, por mes o por año. En la tabla 37.2 se muestran intervalos aproximados, ge-

neralmente aceptados, de volumen de producción para algunas aplicaciones comunes. Como

se esperaba, los productos experimentales o prototipos representan el volumen más bajo (ver

también el capítulo 20).

Los trabajos de taller producen por lo común pequeñas cantidades por año (fig. 37.2)

utilizando diversas máquinas herramienta estándar de propósito general (máquinas autóno-

mas) o centros de maquinado (ver capítulo 25). Las operaciones realizadas suelen tener altavariedad de partes, lo que significa que pueden producirse diferentes partes en corto tiempo

sin grandes cambios de herramientas y operaciones. Por otro lado, la maquinaria empleada

en los trabajos de taller requiere por lo regular mano de obra calificada para funcionar, en

tanto que las cantidades y capacidades de producción son bajas. Como resultado, el costo de

producción por cada parte es elevado (fig. 37.3). Cuando las partes incluyen un componente

grande de mano de obra, la producción se conoce como intensiva en mano de obra.

• Por lo general, la producción de piezas y partes considera cantidades muy pequeñas y

es apropiada para talleres. La mayoría de la producción de piezas y partes comprende

tamaños de lotes de 50 o menos.

• Comúnmente, las cantidades de producción de grupos pequeños van de 10 a 100, yel

equipo utilizado consta de máquinas de propósito general y centros de maquinado

con diversos controles por computadora.

• Por lo general, la producción de grupos comprende tamaños de lotes entre 100 y

5000. Utiliza maquinaria similar a la empleada para la producción de lotes pequeños,

pero con aditamentos especialmente diseñados para tener mayor productividad.

Trabajo de taller

Uob shop)

Tipo de producción

Producción en lote Producción en masa

Propósito general - •••••---- Equipo ----------l)O~special

---------- Capacidad de producción

---------)o~---------- Cantidad de producción ----------l)O~

Proceso - ••••------ Disposición de la planta ----~)O~ Línea de flujo

-1(1(--------- Habilidad de la mano de obra ---------

-1(1(---------- Variedad de partes -----------

FIGURA 37.3 Características generales de tres tipos de métodos de producción:

taller, por lote y producción en masa.

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1150 Capítulo 37 Automatización de los procesos de manufactura

• La producción en masa a menudo comprende cantidades de alrededor de 100,0

Requiere maquinaria de propósito especial (conocida como máquinas dedicadas

equipo automatizado para transferir materiales y partes en proceso. Aunque

maquinaria, e! equipo y las herramientas especializadas son costosos, tanto la

periencia de la mano de obra requerida como sus costos son relativamente ba

Estos sistemas de producción se organizan para un tipo específico de producto,

ahí que carezcan de fle:¡Qbilidad.

37.2.3 Aplicaciones de la automatización

La automatización puede aplicarse a la manufactura de todo tipo de productos, de

. materias primas hasta artículos terminados, y a la producción en general, desde tall

hasta grandes instalaciones de manufactura. La decisión de automatizar una instalac

de producción nueva o existente requiere tomar en cuenta las siguientes consideracion

adicionales:

• Tipo de producto manufacturado.

• Cantidad y capacidad de producción requeridas.

• Fase particular de la operación de manufactura que se automatizará.

• Nivel de habilidad en la fuerza de trabajo disponible.

• Cualquier problema de confiabilidad y mantenimiento que pueda asociarse con

sistemas automatizados.

• Economía de! proceso.

Debido a que la automatización generalmente comprende un alto costo inicial

equipo y requiere conocimiento sobre los principios de operación y mantenimiento,

decisión sobre e! establecimiento de niveles -incluso bajos- de automatización d

incluir un estudio cuidadoso de las necesidades reales de una organización. En alguna

tuaciones, es más conveniente la automatización selectiva que la automatización tota

una instalación. Como se advierte en el resto de la parte IX de este libro, existen dive

puntos importantes y complejos implícitos en la toma de decisiones acerca del napropiado de automatización.

37.2.4 Automatización rígida (Hard automation)

En la automatización rígida o automatización de posición fija, las máquinas están dis

das para producir un producto estándar, como un engrane, una flecha o un mono blo

para motor. Aunque el tamaño de! producto y los parámetros de procesamiento (c

velocidad, avance y profundidad de corte) se pueden cambiar, estas máquinas son e

cializadas y carecen de flexibilidad. No es posible modificar/as para acomodar produc

con diferentes formas y dimensiones (ver tecnología de grupos, sección 38.8). Debid

que es costoso diseñar/as y construir/as, su uso económico requiere la producción

partes en cantidades muy grandes. Por lo general, las máquinas utilizadas en aplicaciode automatización rígida se construyen con base en el principio modular (bloques

construcción). Se conocen como máquinas de transferencia (ver abajo) y constan de

componentes principales: unidades de producción de cabezales de potencia y meca

mos de transferencia.

Unidades de producción de cabezales de potencia. Estas unidades, que c

tan de un bastidor o bancada, motores de accionamiento eléctrico, cajas de engran

husillos para herramientas, son de tipo independiente. Sus componentes se consiguen

e! mercado en diversos tamaños y capacidades estándar. Debido a su modularidad, pu

reagruparse fácilmente para producir una parte diferente y así tener cierta adaptab

dad y flexibilidad.

Máquinas de transferencia. Por lo regular con dos o más cabezales de poten

estas máquinas pueden acomodarse en el piso del taller en modelos lineales, circular

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37.2 Automatización 1151

en forma de U. El peso y la forma de las piezas de trabajo influyen en el arreglo selec-

cionado, que es importante para dar continuidad a la operación en caso de fallas de

herramientas o rupturas de máquinas en una o más de las unidades. En estas máquinas

se incorporan rasgos de almacenamiento acumulativo, a fin de permitir la operación

continua en dicho caso.

Mecanismos de transfer@cia y líneas de transferencia. Los mecanismos de

transferencia se utilizan para mover la pieza de trabajo de una estación a otra dentro de la

máquina o de una máquina a otra, a fin de permitir la realización de diversas operacionesen la parte. Las piezas se transfieren mediante métodos que incluyen: (a ) rieles, a lo largo

de los cuales se empujan o jalan las partes (que suelen colocarse en tarimas [pallets]) me-

diante diversos mecanismos (fig. 37.4a); (b) mesas giratorias de indización (fig. 37.4b), y

( e ) transportadores o bandas transportadoras aéreas.

Por lo general, la transferencia de partes de una estación a otra se controla mediante

sensores y otros dispositivos. Las herramientas en las máquinas de transferencia se pueden

cambiar con facilidad utilizando porta herramientas con elementos de cambio rápido, en

tanto que las máquinas pueden equiparse con diversos sistemas automáticos de calibrado e

inspección. Estos sistemas se emplean entre operaciones para asegurar que las dimensiones

de la parte producida en una estación estén dentro de las tolerancias aceptables antes de

transferirla a la siguiente estación. Las máquinas de transferencia también se usan amplia-

mente en el ensamble automatizado, como se indica en la sección 37.9.En la figura 37.5 se muestran líneas de transferencia o líneas de flujo en un sistema

muy grande para producir cabezas de cilindros de mono bloques o monoblocks para mo-

tores, que constan de varias máquinas de transferencia. Este sistema tiene la capacidad

de producir 100 cabezas de cilindros por hora. Obsérvese las diversas operaciones de

maquinado realizadas: fresado, taladrado, rimado, mandrinado, machueleado, honeado,

lavado y calibrado.

37.2.5 Automatización por programación

Ya hemos visto que la automatización rígida por lo general comprende máquinas de

producción en masa que carecen de flexibilidad. En la automatización por programa-

ción (también conocida como automatización flexible o programable), se logra mayor

flexibilidad mediante el uso del control por computadora de la máquina y sus funciones;

por lo tanto, se pueden producir partes de formas complejas. La automatización por pro-

gramación es un desarrollo importante, debido a que la máquina puede reprogramarse con

facilidad y de inmediato para producir una parte con forma o dimensiones diferentes a

la producida antes. Avances adicionales en la automatización flexible incluyen el uso

extensivo de computadoras modernas que llevan al desarrollo de los sistemas flexibles de

manufactura (sección 39.3), con altos niveles de eficiencia y productividad.

Pieza de trabajo ~-~..-s.~'"

Tarima (palle~ ---l'1.-.J

(a)

Cabezales

de potencia

Pieza de trabajo

Mesa giratoria

de indexación

(b)

FIGURA 37.4 Dos tipos de mecanismos de transferencia: (a) rieles rectos, y ( b ] patrones circula-

res o rotatorios.

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1152 Capítulo 37 Automatización de los procesos de manufactura

Inicio~

Máquina 12:

Mandrinado

Máquina 11:

Taladrado,

rimado,mandrinado

Máquina 9:

Fresado, taladra-

do, rimado

Máquina 10:

Mandrinado

Máquina 8:

Fresado

Máquina 7:

Taladrado, rimado,

mandrinado

Fin

Máquina 13:

Fresado hueco de

acabado, rimado

de cañón de acabado,generación de

acabado

Máquina 14:Rimado,

machuelado

Máquina 15:Honeado, lavado,

calibrado, mandrinado,

fresado

Ensamble Ensamble Ensamble

FIGURA 37.5 Línea de transferencia grande a fin de producir monobloques para motor y cabezas de cilin-

dros. Fuente: Cortesía de Ford Motor Company.

37.2.6 Controladores lógicos programables

Tradicionalmente, el control de un proceso de manufactura en la secuencia aprop

(en particular uno que comprenda grupos de máquinas y equipo de manejo de maten

se realiza mediante temporizadores, interruptores, relevadores, contadores y dispo

similares cableados que se basan en principios mecánicos, electromecánicos y neuma

A principios de 1968 se introdujeron los eontroladores lógicos programables

Programmable Logie Controllers) para reemplazar estos dispositivos de cableado.

La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) ha definido el

lador lógico programable como "un aparato electrónico de operación digital que

una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones a fin ~

plementar funciones específicas como lógica, secuenciación, tiempo, conteo yari

para controlar, mediante módulos de entrada y salida, digitales o analógicos, di.

tipos de máquinas o procesos". Se considera que una computadora digital, que -

plea para controlar las funciones de un controlador programable, se ubica dentro .

alcance.

Debido a que los PLC eliminan la necesidad de tableros de control de releva

pueden reprogramarse y ocupan menos espacio, se han adoptado extensamente en

mas y operaciones de manufactura. Sus funciones básicas son: (a ) encendido y a•..,-

(b ) movimiento; ( e ) secuencia de operaciones, y (d ) control de retroalimentació

PLC también se utilizan para controlar sistemas con capacidades de comunicació

cesamiento digital de alta velocidad. Se comportan de manera confiable en am

industriales y mejoran la eficiencia general de la operación. Los PLC se han vueuo

vez menos populares en instalaciones nuevas debido a los avances en las máq ~

control numérico, pero siguen representando una base de instalación muy gran

microcomputadoras se utilizan con amplitud porque son menos costosas que lofáciles de programar y conectar en red.